Che cos’è un ecosistema? Si può intendere tutto quello che c’è all’interno di una certa regione, dai batteri, alla flora e fauna, includendo anche nutrimenti di varia natura. Oppure ci si potrebbe limitare a considerare, per esempio, solamente la fauna. In entrambi i casi l’ecosistema è un sistema complesso: indipendentemente dai dettagli che lo governano esistono dei comportamenti comuni tipici, quali per esempio la comparsa di nicchie ecologiche in cui certe specie sembrano ben adattate all’ambiente circostante e una rete di interazioni tra le specie che lo compongono. Nel caso della fauna le interazioni potrebbero essere di tipo preda e predatore. Sebbene i dati delle osservazioni siano sempre più numerosi, la loro interpretazione non è per nulla facile, soprattutto perché manca ancora una comprensione teorica fondamentale.
Ma non tutto quello che è complesso è necessariamente difficile. Un classico esempio è quello del comportamento di un gas in equilibrio in un recipiente, l’aria nella stanza dove vi trovate. Le leggi che regolano il moto di ogni molecola sono ben note, ma il numero di molecole in una stanza è così grande che non esiste nessun computer in grado di seguire la traiettoria di ognuna di esse per un tempo ragionevole. Anche se avessimo a disposizione le informazioni dettagliate su tali traiettorie, avremmo delle difficoltà notevoli ad estrarne delle informazioni utili. Tuttavia con grande sorpresa, il comportamento complessivo (“macroscopico”) di un gas in un recipiente è estremamente semplice e non dipende dal tipo di gas del quale si sta parlando, azoto od ossigeno ecc. (tranne quando ci si trova in condizioni di alta densità). La semplicità viene dal fatto che con ottima approssimazione si può assumere che le molecole del gas si ignorino a vicenda, o più tecnicamente non interagiscano tra loro. Questa approssimazione porta alla ben nota equazione di stato dei gas ideali in equilibrio che tutti abbiamo studiato sui banchi di scuola.
C’è qualche tipo di ecosistema che mostra una semplicità simile? Esiste qualche proprietà, come nell’esempio sopra citato, che possa essere spiegata in modo semplice e che sia comune a molti ecosistemi? Gli ecosistemi che abbiamo in mente sono le foreste dato che negli ultimi vent’anni ci sono stati discreti investimenti e parecchie centinaia di persone coinvolte per studiarle. In particolare sono state censite tutte le piante in regioni di qualche ettaro, in varie foreste tropicali e in varie parti della Terra. Questi censimenti misurano quantitativamente le abbondanze relative delle specie (ARS) e le locazioni delle piante stesse così che si può determinare in maniera quantitativa la relazione tra il numero di specie e l’area della regione (RSA). Possiamo quindi dire che abbiamo una misura della biodiversità della regione. Se ci fossero poche specie di piante la regione avrebbe una biodiversità bassa. Se una determinata specie si trova solo in certe condizioni, per esempio, di umidità e con terreno ricco di un particolare minerale allora si parla di nicchia ecologica per tale specie. L’elaborazione delle osservazioni effettivamente mostra la cercata semplicità. Sia l’ARS che la RSA per foreste tropicali sono molto simili nonostante le foreste si trovino da parti opposte della Terra e le specie che le popolano siano diverse.
In una ricerca, che ha visto già diverse pubblicazioni su riviste scientifiche e recentemente sui Proceedings della National Academy statunitense (I.Volkov, J. Banavar, S. Hubbell, A. Maritan, “Inferring species interaction ns in tropical forests”, Proc. Nat. Acad. 106, 13854, 2009) abbiamo dimostrato che queste leggi si possono spiegare assumendo che le specie di piante che coesistono nello stesso ecosistema si comportino come se non interagissero tra loro, cioè ogni pianta si comporta come se le altre non ci fossero. Ciò che abbiamo imparato sui banchi di scuola a proposito dei gas ideali può, con le opportune modifiche, essere applicato anche alle foreste tropicali. Da dove deriva questa semplicità? Le regioni che sono state censite sono ecosistemi che hanno evoluto per migliaia di anni, sufficientemente indisturbati dalle attività umane, e che hanno raggiunto l’equilibrio. Durante questa evoluzione le specie che non si sono estinte sono state selezionate in modo che le loro mutue influenze siano il più possibile trascurabili. In altre parole l’esito più probabile di un’evoluzione di un insieme di specie corrisponde ad un ecosistema con piante che coesistono e usano delle risorse disponibili senza bisogno di dover combattere troppo per sopravvivere.
Per poter continuare a costruire una teoria fondamentale il prossimo passo deve essere quello di comprendere il ruolo delle interazioni tra le specie. Se questo passo sarà fatto ci permetterà di capire e prevedere l’evoluzione di ecosistemi meno ideali delle foreste tropicali e la loro influenza sul clima.
